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第四章 向量組的線性相關(guān)性,1 向量組及線性表示,目的要求,(3)理解向量的線性組合、線性表示概念;,(1)了解向量概念;,(2)掌握向量加法、數(shù)乘運算法則;,(4)掌握線性方程組與線性表示的關(guān)系.,一、n 維向量的概念,分量全為復數(shù)的向量稱為復向量.,分量全為實數(shù)的向量稱為實向量,,默認為實向量,1.定義:,例如,n維實向量,n維復向量,第1個分量,第n個分量,第2個分量,2、n 維向量的表示方法,維向量寫成一行,稱為行向量,也就是行,維向量寫成一列,稱為列向量,也就是列,注意,行向量和列向量總被看作是兩個不同的 向量;,行向量和列向量都按照矩陣的運算法則 進行運算;,當沒有明確說明是行向量還是列向量時,都當作列向量.,3、向量的幾何意義:,d. 四維以上向量集合,無具體幾何意義.,叫做 維向量空間,叫做 維向量空間 中的 維超平面,a. 一維向量集合-,數(shù)軸;,b. 二維向量集合-,平面;,c. 三維向量集合-,空間;,4.特殊向量(與矩陣類比可知),a. 零向量:,b. 負向量:,c. n 維單位坐標向量組:,思考題,比如一個本科學生大學階段共修36門課程,成績描述了學生的學業(yè)水平,把他的學業(yè)水平用一個向量來表示,這個向量是幾維的?請大家再多舉幾例,說明向量的實際應(yīng)用,在日常工作、學習和生活中,有許多問題都需要用向量來進行描述.,比如平均成績、總學分等,維數(shù)還將增加,答 36維的,如果我們還需要考察其它指標,,5.向量組:,若干個同維數(shù)的向量所組成的集合叫做向量組.,行向量組,列向量組,默認為列向量組,有限個向量,無限個向量,先討論有限個向量,m個n維列向量構(gòu)成向量組,稱為向量組,,或者稱為向量組A,或者稱為向量組,6.有限個向量的向量組與矩陣一一對應(yīng),行向量組,列向量組,7、線性方程組的向量表示:,線性方程組與增廣矩陣的列向量組一一對應(yīng),二、向量的運算,轉(zhuǎn)置、相等、加法、數(shù)乘、乘法;運算律,例:設(shè),求,(特殊矩陣),解,三、 線性組合與線性表示,定義,,對于任何一組實數(shù),給定向量組,,稱向量,為向量組A的線性組合.,,稱為,線性組合的系數(shù).,若不存在系數(shù),給定向量組A:,若存在一組系數(shù),使得,成立,則稱,和向量,使(*)成立,能否線性表示,只需看,注:,能找到實數(shù)組,能表示;,是否成立,舉例:,(1),零向量,線性表示;,(2),能由,線性表示;,(3),中任何一個向量,線性表示;,都能由,能由,(4) 設(shè),解:設(shè),不存在,線性表示判定方法,向量,有解;,其中,能由,線性表示,解一:設(shè),(5) 設(shè),,且表示方式唯一,解二:設(shè),(5) 設(shè),已知向量,向量組,問向量b能否由向量組 A 線性表示?,(6) 設(shè),解:設(shè),因此向量 b 不能由向量組 A 線性表示.,證明:向量b 能由向量組,并求出表示式.,線性表示,,(7) 設(shè),證明 令,故方程,即,的解為,四、向量組的線性表示與等價,定義,兩個向量組,若向量組 B 中每個向量都可由向量組A 線性,表示,則稱向量組B 能由向量組 A 線性表示.,若向量組 B 與向量組 A 能相互線性表示,,則稱向量組 B 與向量組A等價.,使得,存在數(shù),向量組B 能由向量組A 線性表示,即對每個向量,若記,從而,矩陣,稱為線性表示的系數(shù)矩陣,向量組B 能由向量組A 線性表示,B 中每個向量都可由向量組A 線性表示,存在系數(shù)矩陣K,使得B=AK,矩陣方程AX=B有解,R(A)=R(A,B),向量組B 與向量組A 等價,矩陣方程AX=B和BY=A都有解,R(A)=R(A,B)=R(B),舉例,能由,但不等價.,線性表示,,(1),與,等價.,(2),已知向量組,證明:向量組A與向量組B等價.,和,(3),證:令,因此向量組A與向量組B等價.,證:,(4),五、矩陣乘法與向量組的線性表示關(guān)系,說明:矩陣C的列向量組能由矩陣A的列向量組線性表示,表示的系數(shù)矩陣為B.,說明:矩陣C的行向量組能由矩陣B的行向量組線性表示,表示的系數(shù)矩陣為A.,六、矩陣等價與向量組等價關(guān)系:,七、方程組的線性表示與等價:,已知方程組A和方程組B,,對方程組A的各個方程做線性運算得到的方程,稱為方程組A的一個線性組合;,若方程組B的每個方程都是方程組A的線性組合,就稱方程組B能由方程組A線性表示,,都是B的解;,此時A的解,若方程組A與方程組B能

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